О содержании редких и редкоземельных элементов в углях Шубаркольского месторождения

Редкоземельные элементы — группа из 17 элементов, включающая скандий, иттрий, лантан и лантаноиды(церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций).

Редкоземельные элементы проявляют между собой большое сходство химических и некоторых физических свойств, что объясняется почти одинаковым строением наружных электронных уровней их атомов. Все они металлы серебристо-белого цвета, при том все имеют сходные химические свойства (наиболее характерна степень окисления +3). Редкоземельные элементы — металлы, их получают восстановлением соответствующих оксидов, фторидов, электролизом безводных солей и другими методами.

Ключевые слова: редкие элементы, редкоземельные элементы.

Казахстан — один из крупнейших регионов мира, обладающий значительными запасами и перспективами расширения минерально-сырьевой базы редких и редкоземельных металлов. Редкие элементы — условное название большой группы элементов куда входят литий, бериллий, галлий, индий, германий, ванадий, титан, молибден вольфрам, редкоземельные элементы, а также инертные газы.

Шубаркольское месторождение юрских каменных углей расположено в Тенгизском районе Карагандинской области, в 150 км к северо-востоку от г. Джезказгана. Площадь его 70. Месторождение открыто в 1983 г. В 1985–1986 гг. детально разведано [1, с 541].

Высококачественные угли Верхнего горизонта со средней зольностью 11 содержат иттрий в среднем до 100 г/т золы и скандий — 64г/т. Особенно высокие концентрации редких земель наблюдаются в зоне выветривания углей, при этом максимальные накопления (иттрий — 254 г/т, скандий — 96 г/т, диспрозий — 384 г/т, гадолиний — до 335 г/т, самарий — до 211 г/т, лантан — 46 г/т, церий — 89 г/т, неодим — до 806 г/т угля) приурочены к линзовидным зонам аномального накопления урана [2].

Информация по содержанию элементов-примесей в углях Казахстана известна с 30-х гг. XX в. (Любер, 1933, 1937; Сатпаев, 1935), основанная на данных полуколичественного спектрального анализа, не позволяла объективно оценить уровни накопления в углях большинства редких, цветных и радиоактивных металлов. Но, уже с конца прошлого столетия публикуются данные, полученные количественными методами анализа (нейтронно-активационный, ICPAS, ICPMS и т. д.) (Беляев, Педаш, 1989; Азизов, 1997; Абдулин, 1999) [3, с 105–106].

Таблица 1

Примечание: н.д. — нет данных;

Эти данные свидетельствуют о низком содержании элементов-примесей в углях месторождения Шубарколь. Они, в основном, ниже соответствующих кларков для каменных углей. Это позволяет рассматривать их как одни из наиболее экологически чистых в регионе. Согласно ранее проведенным исследованиям (Беляев, 1989; Азизов, 1997; Абдулин, 1999), исследованиям угли Шубарколь обогащены редкоземельными элементами, наиболее высокие концентрации которых наблюдаются в зоне выветривания углей, при этом максимальные накопления (Y — 254 г/т, Sc — 96, Dy — до 384, Gd — до 335, Sm -до 211, La- 46, Ce 89 и Nd — до 806 г/т угля), приурочены пространственно к линзовидным зонам аномального накопления урана [4, с 144].

Средние содержания редких элементов в углях месторождения Шубарколь существенно ниже кларковых значений. Они, в основном, ниже соответствующих кларков для каменных углей. Это позволяет рассматривать их как одни из наиболее экологически чистых в регионе.

Угли Шубаркольского месторождения являются высококачественными энергетическим топливом с низкой зольностью и низким содержанием серы. Угли являются высококачественным энергетическим топливом для слоевого и пылевидного сжигания, пригодны для использования как коммунально-бытовое топливо; в связи с высоким выходом смол перспективны для получения жидких продуктов в процессе гидрогенизации, могут использоваться как отощающая добавка в шихту спекающихся углей при коксовании.

Литература:

1. Геология СССР. Том ХХ. Центральный Казахстан. Полезные ископаемые. Книга 1. М., «Недра», 1989, 541 с. Коллектив авторов.

2. Отчет!

3. Кажумуханова М. З. Элементы-примеси в угольных месторождениях Казахстана / М. З. Кажумуханова; науч. рук. С. И. Арбузов // Проблемы геологии и освоения недр: труды XIX Международного симпозиума студентов и молодых ученыхимени академика М. А. Усова, посвященного 70-летнему юбилею Победы советского народа над фашистской Германией, Томск, 6–10 апреля 2015 г.: в 2 т. — Томск: Изд-во ТПУ, 2015. — Т. 1. — С. 105–106.

4. Элементы-примеси в месторождениях Казахстана: справочник / под ред. А. А. Абдулина и др.- Алматы ИАЦ ГПР РК, 1999 — Т. II — 144 стр.